Nome do Projeto
Consumo e eficiência energética na produção de arroz em casca
Ênfase
Pesquisa
Data inicial - Data final
19/05/2021 - 12/02/2025
Unidade de Origem
Coordenador Atual
Área CNPq
Engenharias
Resumo
Este estudo tem por objetivo investigar o consumo e a eficiência energética de sistemas motrizes usados no acionamento de bombas hidráulicas para a irrigação de lavouras de arroz em função do método de partida do motor. Para isto, será realizado em escala piloto, simulações de sistemas de irrigação utilizando motores trifásicos acoplados a uma bomba hidráulica. Serão avaliados três métodos de partida, sendo eles: direto, estrela-triângulo e com variação de frequência. Medições de tensão e corrente elétrica serão realizadas para verificar a potência e o rendimento do motor. Na bomba hidráulica será realizado medições de rotação, vazão de água e pressão manométrica a fim de obter o rendimento da bomba. A eficiência energética do conjunto motobomba é obtida pela combinação das duas eficiências. Além disso, será investigado o consumo energético nas operações de pós colheita de grãos (secagem e armazenamento).

Objetivo Geral

O objetivo neste estudo é analisar o consumo e a eficiência energética de sistemas de bombeamento de água usados para a irrigação de lavouras de arroz e nas operações de pós colheita, em função do método de partida do motor.

Justificativa

De acordo com a Companhia Nacional de Abastecimento – CONAB (2019), o cultivo de arroz ocorre em todo o Brasil, mas tem maior concentração na Região Sul do país, em especial o Rio Grande do Sul (RS) que é responsável por mais de 70% da produção nacional. Porém, nas últimas dez safras, a área cultivada reduziu aproximadamente 39%, uma vez que o produtor tem optado por culturas mais rentáveis. Apesar da produção não ter sofrido grandes variações nesse período, o rizicultor nacional tem mantido a produção ajustada ao consumo, pois, de acordo com dados da CONAB (2019), o salto de produtividade entre a safra 2000/01 e 2017/18 foi de 91%, ou seja, de 3197 para 6118 kg/ha. Para isto, novas cultivares tem sido desenvolvidas, o uso de agroquímicos tem aumentado e o pacote tecnológico surge como agente fundamental para a diminuição de perdas na cadeia produtiva do arroz.
O setor industrial é responsável pelo maior consumo energético dentre as diferentes classes de consumo no Brasil, demandando 35,7% da energia (BRASIL, 2017). Da energia consumida pela indústria, a maior parcela é utilizada apenas para o funcionamento de máquinas motrizes. Porém, desde o cultivo dos grãos na lavoura motores elétricos são largamente utilizados para acionamento de dispositivos fluidomecânicos, como bombas hidráulicas.
Áreas de arroz no RS, assim como nos principais países produtores, são predominantemente irrigadas por inundação (PINTO et al., 2016). Neste sistema, bombas hidráulicas acionadas por motores elétricos levam água até a lavoura. O setor rural consome 5,9% da demanda de energia elétrica nacional (BRASIL, 2017).
Levando em consideração o aumento do custo da energia elétrica e que uma parcela considerável desta energia é destinada para alimentar os sistemas motrizes, estudos que avaliem o gasto energético e busquem soluções para evitar o desperdício de energia são de grande relevância para a cadeia produtiva do arroz.

Metodologia

O estudo será realizado no Laboratório de Irrigação do Centro de Desenvolvimento Tecnológico da Universidade Federal de Pelotas (CDTec-UFPel). Será utilizado um sistema de bombeamento de água que consiste em um conjunto motobomba, sistema de comandos elétrico e reservatório de água.
A bancada experimental consiste em um reservatório de 372 litros e um sistema de motobomba (KSB, modelo Hidrobloc P1000T, 1 Hp). Os valores de vazão foram obtidos utilizando um medidor de fluxo eletromagnético da Krone-Conaut faixa de operação certificada de 0 a 3,5 m3h-1, transformada por meio da equação de continuidade em velocidades de fluxo. A pressão manométrica será medida usando um manômetro diferencial em "U" com mercúrio.
O sistema de comando do motor possibilitará três tipos de acionamentos. Na partida direta é usado um conjunto de disjuntores e contatores. Para a partida estrela-triângulo, o sistema conta com um conjunto de disjuntores, contatores, relés térmicos e temporizadores. Na partida eletrônica, será utilizado um inversor de frequência (marca WEG, modelo CFW 08 de 6,5A/380V).
Potência e consumo de energia elétrica na irrigação
Um analisador de qualidade de energia elétrica (Minipa, ET-5060, Brasil) será utilizado para se obter os valores de tensão, corrente, potências (ativa, reativa e aparente) e fator de potência dos sistemas motrizes utilizados para o acionamento de bombas hidráulicas, simulando condições de irrigação. Além disso, será monitorado estas variáveis elétricas em unidades de beneficiamento de arroz, nas operações de pós-colheita de grãos (secagem e armazenamento).

Indicadores, Metas e Resultados

As atividades propostas buscam alcançar os seguintes resultados ao final do projeto:
- Quantificar o consumo de energia elétrica para a irrigação de lavouras de arroz;
- Estimar a eficiência energética de sistemas de irrigação por inundação no cultivo do arroz;
- Determinar a economia de energia ao utilizar diferentes sistemas de acionamento de bombas hidráulicas.
- Formar recursos humanos atentos ao potencial de desenvolvimento tecnológico local;
- Difundir o conhecimento gerado em periódicos e em eventos científicos através de resumos e trabalhos completos.

Equipe do Projeto

NomeCH SemanalData inicialData final
ADAMO DE SOUSA ARAÚJO3
ARTHUR DAUBERMANN GIOVELLI
CAROLINA HOCH VIEIRA FERNANDES
CAYO MIRANDA E ARAÚJO
LESSANDRO COLL FARIA1
RENAN PRESTES CARDOSO
RICARDO SCHERER POHNDORF10
THOMAZ NICOLAS BELINI

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